KR100489285B1 - 클램핑장치를구비하는절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1 또는 그 이상의 교체가능한 절삭삽입체를 갖는 절삭공구, 특히 절단 분리 공구를 기술한다. 상기 절삭삽입체는 지짚면과 클램핑표면 중 최소한 하나에 돌출요소를 포함한다. 상기 절삭삽입체를 클램핑할 때, 이러한 요소들은 상기 공구홀더의 표면의 소성변형을 야기한다. 이러한 방식으로, 상기 절삭삽입체는 그것들을 탈착시키는 측면 압축력 및 인장력에 대하여 추가적으로 안정화된다.

Description

클램핑장치를 구비하는 절삭공구

본 발명은 절삭공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상기 공구홀더에 클램핑될 수 있고, 지지표면 및/또는 클램핑표면 상에서, 끼워맞춤되고 정확한 위치설정을 수행하는 요소들을 특징으로 하는 1 또는 그 이상의 교체가능한 절삭삽입체를 구비한 절삭공구에 관한 것이다.

교체가능한 절삭삽입체를 구비하는 절삭공구에 있어서, 상기 절삭삽입체는 다양한 클램핑 요소들을 이용하여 상기 공구홀더에 고정된다. 널리 사용되는 한가지 클램핑 방법은 상기 절삭삽입체에 중앙홀(central hole)을 제공하는 것으로 구성되는데, 이것은 편심기(eccentrics) 또는 틸팅핀(tilting pin)과 같이 상기 중앙홀의 벽에 직접적으로 맞물리는 클램핑 요소들 또는 적합한 두부 형상을 갖는 나사에 의해 상기 공구홀더에 고정된다. 다른 공지된 클램핑 요소는, 예를 들면, 상기 절삭삽입체가 상기 공구홀더에 부착되게 하는 색인가능하고(indexable) 교체가능한 삽입체의 커버표면에 맞물리는 클램핑 크로우(clamping claw)이다.

대체로 길이가 연장된, 절단 또는 분리를 위한 절삭삽입체의 경우에, 상기 절삭삽입체에 오목 또는 볼록한 V-형상의 지지표면 및/또는 클램핑표면을 제공함에 의해 클램핑을 개선하고, 상기 클램핑표면에 나사산을 낼 수 있는 클램핑 크로우를 통하여, 또는 상기 공구홀더의 탄성편에 의해 및/또는 이러한 단편들의 탄성적 변형을 통한 장착날에 의해 충분한 클램핑 힘을 상기 클램핑 표면에 가해주는 것이 보통이다.

현대 기계 공구들에 있어서, 상기 절삭삽입체는 종종 분리 또는 홈을 내는데 사용될 뿐만 아니라, 터닝(turning) 및 페이싱(facing)에 의한 표면 윤곽의 형성에도 사용되기 때문에, 이러한 절삭삽입체들은 측면의 압축력 또는 인장력에 의해 또한 응력을 받는 것을 피할 수 없다. 이러한 절삭 작업을 위해, 상기 절삭삽입체에 작용하는 상기 클램핑 힘은 종종 충분치 못하여, 이러한 V-자형 지지표면 및/또는 클램핑표면에도 불구하고, 상기 절삭삽입체의 위치가 변화되거나, 심지어는 상기 공구홀더로부터 이탈되는 결과가 발생할 수도 있다. 이것은 가공되는 작업편 칫수의 편차와, 상기 절삭삽입체의 조기마모, 파손 또는 손상으로 인한 작업 수명의 감소로 귀결될 뿐만 아니라, 상기 공구홀더의 공구 비트 장착부(tool bit seat) 또는 클램핑 부품들에 손상을 가져온다.

상기 절삭삽입체가 때때로 상기 공구홀더에 부적합하게 장착되도록 하는 이러한 결함은, 통상적인 클램핑 요소들에 추가적으로, 상기 절삭삽입체 및 공구홀더 사이의 접촉표면에서 상호 정합되는 돌출부 및 홈들의 도입으로 귀결된다. 이는, 상기 절삭삽입체와 상기 공구홀더 사이의 추가적인 양각 끼워맞춤을 제공하도록 수행되고, 따라서 개선된 위치설정 가능성 및 상기 공구홀더 내의 상기 절삭삽입체의 개선된 클림핑 효과로 귀결된다. 절삭삽입체 및 공구홀더의 이러한 구성의 예는 DE-OS 36 17 119, DE-OS 26 53 222 및 DE-GM 92 01 113 호에 기술된다.

이러한 공지된 공구 비트 장착의 단점은, 이러한 추가적인 레지스터링 요소(registering elements)의 제조는 비용이 많이 들고; 상기 절삭 가장자리의 위치에 대하여 상기 절삭공구에 요구되는 공차가 유지되도록 보장하기 위해, 이것들은 상기 공구 비트 및 공구홀더 모두에 제공되어야 하고, 서로에 대하여 정확하게 조정되어야 한다.

결과적으로, 본 발명의 목적 중 하나는, 상기 공구홀더에 클램핑될 수 있는 1 또는 그 이상의 교체가능한 절삭삽입체를 갖는 절삭공구를 제공하는 것이며, 여기서 상기 절삭삽입체는 상술한 바와 같은 결함을 피할 수 있도록, 상기 공구홀더의 지지표면 및/또는 클램핑표면 상에 끼워맞춤에 의한 정확한 위치설정을 수행하는 요소들을 포함한다.

상기 목적 및 다른 목적들은, 상기 절삭삽입체를 고정시킬 때, 개별적인 클램핑 설비에 의해 상기 공구홀더 상의 상응하는 접촉표면에 작용하는 표면압력에 의한 소성변형을 수행하도록 상기 요소들이 돌출되어 있다는 점에서 본 발명에 의해 달성된다.

이러한 방식에 있어서, 본 발명의 새로운 장점은, 상기 절삭삽입체를 구성하는 재료가 상기 공구홀더의 재료 보다 더 큰 경도를 갖는 것을 특징으로 한다는 것이다.

본 발명에 따른 상기 요소들의 구성(종래 공지된 요소들과 비교해서 대체로 치수가 더 작음)에 따라, 이제, 상기 절삭삽입체에 돌출요소들을 제공하기만 하면 되고, 이는 적절한 형상을 갖는 압축공구에 의해 간단한 방법으로 달성될 수 있다. 종래에 비용이 많이 들던 상기 공구홀더 내에 개별적인 홈들의 정확한 정합 작업은 완전히 해소될 수 있는데, 이는 상기 절삭삽입체가 상기 공구홀더에 견고하게 클램핑될 때, 소성변형에 의하여 자동적으로 정확하게 위치되는 간단한 방법으로 달성되기 때문이다. 다소 작은 크기의 돌출요소들을 단독으로 사용할 때, 상기 공구홀더로의 상기 절삭삽입체의 우수한 끼워맞춤 장착이 이정도로 달성될 것이라고는 기대되지 않았다. 또한, 이러한 장착은 측면의 압축력과 인장력에 대한 상기 절삭삽입체의 위치설정 및 고정을 현저하게 개선시킨다. 상기 돌출요소들의 정확한 형상 및 치수는 상기 절삭삽입체 및 공구홀더에 사용된 재료의 경도 차이, 상기 절삭삽입체의 크기 차이 및 상기 클램핑 힘의 크기 차이에 따라 조정되어야 한다. 당해 기술분야의 당업자들에게는, 이러한 조정은 단순히 통상적인 기술적인 단계에 불과하다.

본 발명은 탄침 카바이드(cemented carbide) 또는 다른 초경 재료로 구성된 절삭삽입체를 갖는 절삭공구 및 상기 공구홀더의 재료로서 강철에도 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 공구홀더와 같이 강철로 구성된 절삭삽입체에도 적용될 수 있다. 유일하게 중요한 요소는, 상기 절삭삽입체와 상기 공구홀더 사이의 경도차는 상기 공구홀더의 소성변형을 허용할 수 있도록 충분히 커야한다는 점이다. 실무적으로, 적어도 약 20 HRC 의 경도차가 요구되는 것으로 나타났다. 상기 요소들은 가능한한 날카로운 가장자리를 갖도록 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 그것들의 치수에 대해서는, 실무적으로, 상기 절삭삽입체로서 탄침 카바이드가 이용되는 경우, 상기 지지표면 및/또는 클램핑표면에 대해서 0.008 내지 0.1 mm 사이 범위로 돌출부를 제공하는 것이 유리한 것으로 나타났다.

상기 요소들의 특히 유리한 형태는 80° 내지 90° 사이의 뾰족각을 갖는 가장자리가 날카로운 지붕 형상의 돌출부인 것으로 판명되었다. 본 발명은 V 자형 지지부 및/또는 클램핑표면으로 절단 분리를 위한 절삭삽입체에 적용되는 것이 특히 유리하다. 이러한 방식으로 구성된 절삭삽입체들은 그 다음 상기 공구홀더로부터의 위치 변화 또는 이탈로 이어지지 않고, 윤곽절삭 및 총형절삭(form-turning)에 매우 적합하다.

이와 관련하여, 상기 절삭삽입체의 지지부 및/또는 클램핑표면을, 상기 절삭삽입체의 종축에 수직이고 서로에 대하여 평행하게 배열된, 다수의 지붕 형상 돌출부로 구성하는 것이 특히 바람직한 것으로 판명되었다.

본 발명의 상술한 특정 목적 및 장점은 본 발명에 의해 달성될 수 있는 것들의 예시에 불과하고, 실현될 수 있는 가능한 장점들을 모두 열거하거나 또는 그것들에 한정시키는 의도는 아니다. 따라서, 본 발명의 이러한 목적들 및 다른 목적들 그리고 장점들은 여기에 기재된 상세한 설명으로부터 명백할 것이며, 또는 당업자들에게 자명한 어떠한 변형예의 관점에서 변형되거나 또는 여기에 구체화된 바와 같이 본 발명을 실시함에 따라 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 도시되고 기술된 신규한 부품, 구조, 장치, 조합 및 개량에 귀속된다.

본 발명의 상술한 특징들 및 다른 실시예들은 첨부 도면과 관련된 이하 상세한 설명에 의해 설명된다.

도 1 은 절단 분리 공구 형태의 본 발명에 따른 절삭공구의 사시도,

도 2 는 도 1 에 도시된 절삭공구를 위한 절삭삽입체의 평면도,

도 3 은 도 2 에 도시된 절삭삽입체의 돌출 모양이 측면도,

도 4 는 도 2 및 도 3 에 도시된 절삭삽입체의 돌출 모양의 정면도,

도 5 는 도 1 에 도시된 절삭공구의 절삭삽입체 및 공구홀더 사이의 접촉표면의 측면 모양의 상세한 확대 단면도이다.

도 1 은 본 발명에 따른 절삭공구를 도시한다. 상기 절삭공구는 탄침 가바이드로 구성된 색인가능하고, 교체가능한 절삭삽입체(2)를 갖는 공구홀더(1)를 포함한다. 상기 공구홀더(1)의 칼날 형상 정면부는 상기 절삭삽입체(2)를 수용하기 위한 홈을 포함하는데, 상기 홈은 그 말단에서 슬릿(9)으로 변형되어 들어간다. 이러한 방식으로, 경질 지지부(6) 및 탄성 클램핑 크로우(7)가 형성되고, 이들 각각은 상기 절삭삽입체를 수용하기 위한 볼록한 V 자형 접촉표면(5)을 포함한다. 이러한 접촉표면(5)의 표면은 매끄럽고 오목면이 없이 형성된다. 도 2 내지 도 4 에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 상기 절삭삽입체(2)는 각각 적합하게 형성된 오목한 V 자형 지지표면(3a) 및 클램핑표면(3)을 포함한다.

상기 지지표면(3a) 및 클램핑표면(3)은 바람직하게는 상기 절삭삽입체(2)의 종축에 수직인 통상적으로 지붕 형상의 단면으로 구성된 돌출부(4)와 같은 요소들을 구비하도록 구성된다. 상기 돌출부(4)는 60° 내지 90° 사이의 뾰족각을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 돌출부(4)는 90° 의 뾰족각을 갖는 날카로운 가장자리로 구성되며, 각각 상기 지지표면(3a) 및 클램핑표면(3)으로부터 시작하여 약 0.08 mm 의 높이를 갖는 것이 바람직하다.

상기 절삭삽입체(2)를 상기 공구홀더(1)에 클램핑하기 위해, 상기 절삭삽입체(2)는 이것이 스톱퍼에 접할 때 까지 상기 홈 내에 삽입된다. 고정나사(8)를 상기 공구홀더(1) 내로 조여줌으로써, 상기 클램핑 크로우(7)는 상기 절삭삽입체(2)의 클램핑표면(3) 상에 압축되고, 따라서 상기 지지표면(3a)을 상기 지지부(6)의 접촉표면(5)에 대항하여 밀어준다. 도 5 에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 클램핑 크로우(7)의 접촉표면(5) 및 상기 절삭삽입체(2)의 클램핑표면(3)에 대해서는, 상기 클램핑 힘이 상기 절삭삽입체(2)의 돌출부를 각각 상기 클램핑 크로우(7) 및 지지부(6)의 접촉표면(5)으로 압축하여 들어가게 하며, 이러한 접촉표면(5)을 탄성적인 방법으로 변형시킨다. 이러한 방식으로, 가시적으로 형성된 V 자형 그루브들이 상기 접촉표면(5) 내에 형성되고, 이것들은 상기 홈으로부터의 측면 압축력 및 인장력에 대하여 상기 절삭삽입체(2)를 안정화시킬 수 있을 만큼 충분히 깊지만, 상기 고정나사(8)가 풀린 후에 상기 절삭삽입체(2)가 상기 홈으로부터 용이하게 제거될 수 있을 정도로 충분히 얕다. 상기 절삭삽입체(2)가 처음으로 견고하게 클램핑되는 경우, 이것은 상기 스톱퍼에 접할 때 까지 밀려지거나 또는 삽입되어서 이에 따라 상기 접촉표면(5) 내에 압축되어 들어가서 올바른 위치에 V 자형 홈을 형성하도록 바르게 위치될 것에 주의해야 한다. 상기 절삭삽입체(2)가 교체되는 경우, 새로운 절삭삽입체(2)는 상기 접촉표면(5)에 이미 형성된 상기 홈에 의해 정확한 위치에 자동적으로 위치될 수 있다.

상기 색인가능하고, 대체가능한 공구 비트 또는 절삭삽입체를 상기 공구홀더로부터 빼내는데 필요한 힘의 양을 결정하기 위한 실험에 있어서, 2 개의 동일한 절삭공구-하나에는 도 2 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 지붕 형상의 돌출부를 갖는 본 발명에 따른 절삭삽입체가 제공되고, 다른 하나에는 매끄러운 클램핑표면 및 지지표면을 갖는 절삭삽입체가 제공됨-가 인장험 장치에서 비교되었다.

상기 개별적인 색인가능하고, 교체가능한 공구 비트들 또는 절삭삽입체들은 상기 고정나사를 8 Nm 의 조임 토크로 조임에 의해 각각의 공구홀더 안에서 견고하게 클램핑 되었다.

상기 공구홀더들은 견고하게 클램핑되었고 각각의 절삭삽입체들은 1 mm/min 의 이탈 속도로 상기 공구홀더로부터 이탈되었다. 본 발명에 따른 상기 절삭공구의 경우에, 상기 공구홀더로부터 상기 절삭삽입체를 이탈시키는 하중은 평균적으로 약 1350 N 이다. 대조적으로, 지붕 형상의 돌출부를 갖지 않는 절삭삽입체에 대하여 측정된 이탈 하중은 평균적으로 약 700 N이다. 다시 말해서, 상기 이탈 하중은 본 발명에 따른 지붕 형상의 돌출부의 이용에 따라 거의 2 배 정도의 값으로 증가되었다.

여기에서 예시적인 바람직한 실시예가 상세히 기술되었지만, 당업자들에 의해 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 그것의 주요 장점들을 희생하지 않고 본 발명의 범위 내에서 수많은 변형이 가해질 수 있다는 것을 인식하고 주의해야 한다.

여기에 사용된 용어들 및 표현들은 설명을 위한 용어들이지 한정을 위한 용어들은 아니다. 상기 용어들 또는 표현들은 도시되고 설명된 특징들의 균등물들, 또는 그 부분들을 배제하려는 의도는 아니며, 본 발명은 뒤따르는 청구범위에 따라 한정되어야 한다.

도 1 은 절단 분리 공구(cutoff parting tool) 형태인 본 발명에 따른 절삭공구의 사시도,

도 2 는 도 1 에 도시된 상기 절삭공구의 절삭삽입체의 평면도,

도 3 은 도 2 에 도시된 상기 절삭삽입체의 측면도,

도 4 는 도 2 및 도 3 에 도시된 상기 절삭삽입체의 정면도,

도 5 는 도 1 에 도시된 상기 절삭공구의 공구홀더와 상기 절삭삽입체 사이의 접촉표면 측면의 확대 상세 단면도이다.

Claims (4)

1. 공구홀더에 견고하게 클램핑되고, 지지표면(3a)과 클램핑표면(3) 중 최소한 하나에 양각-끼워맞춤식의 정확한 위치설정을 위한 요소들(4)을 포함하는 1 또는 그 이상의 교체가능한 절삭삽입체(2)를 구비하는 절삭공구에 있어서,

   상기 절삭삽입체(2)의 고정을 위한 각각의 클램핑장치(7 및 8)에 의해 적용되는 표면압력에 의해 상기 공구홀더(1)의 접촉표면의 소성변형이 일어나도록 상기 요소들(4)이 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 클램핑장치를 구비하는 절삭공구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 요소들(4)은 60°내지 90°사이의 뾰족각을 갖는 가장자리가 날카로운 지붕 형상의 돌출부인 것을 특징으로 하는, 클램핑장치를 구비하는 절삭공구.
3. 공구홀더에 견고하게 클램핑되고, 지지표면(3a)과 클램핑표면(3) 중 최소한 하나에 양각-끼워맞춤식의 정확한 위치설정을 위한 요소들(4)을 포함하는, 절삭공구용 절삭삽입체에 있어서,

   상기 절삭삽입체는 V 자형의 지지표면(3a)과 클램핑표면(3) 중 최소한 하나를 갖는 플러그식 삽입체이며, 상기 요소들(4)은 60°내지 90°사이의 뾰족각을 갖는 가장자리가 날카로운 지붕 형상의 돌출부이며, 상기 삽입체의 고정을 위해 각각의 클램핑장치(7,8)들에 의해 적용되는 표면압력에 의해 상기 공구홀더의 접촉표면의 소성변형이 일어나는 것을 특징으로 하는, 절삭공구용 절삭삽입체.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 지지표면(3a)과 클램핑표면(3) 중 최소한 하나는 다수의 돌출부들로 구성되고, 상기 돌출부들은 서로 평행하고 상기 절삭삽입체의 종축에 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 절삭공구용 절삭삽입체.

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